Brain-Targeted Teaching Model (BTT): Ứng dụng khoa học thần kinh trong dạy học hiện

Brain-Targeted Teaching Model (BTT) được phát triển bởi Giáo sư Mariale Hardiman – Johns Hopkins University – School of Education. Với hơn ba mươi năm kinh nghiệm  trong giảng dạy và quản lý trường công tại Baltimore, bà đã sáng lập Neuro-Education Initiative, một trung tâm nghiên cứu liên ngành kết nối khoa học thần kinh, tâm lý học và giáo dục. Từ nền tảng này, bà đã hệ thống hóa BTTM như một khung sư phạm nhằm chuyển tải tri thức khoa học thần kinh vào lớp học, tạo sự gắn kết giữa nghiên cứu và thực hành giáo dục.

Mô hình BTT gồm sáu mục tiêu cốt lõi gọi là brain targets. Mỗi mục tiêu phản ánh một cơ chế hoạt động then chốt của não bộ trong học tập: khí hậu cảm xúc, môi trường vật chất, thiết kế trải nghiệm học tập, làm chủ kiến thức và kỹ năng, ứng dụng tri thức, và đánh giá. Các mục tiêu này dựa trên bằng chứng khoa học thần kinh, đồng thời khuyến khích sự sáng tạo thông qua nghệ thuật, công nghệ và phương pháp dạy học tích hợp.

1. Emotional Climate – Khí hậu cảm xúc tích cực

 

BTT – Khơi dậy cảm xúc tích cực trong học tập

CƠ SỞ KHOA HỌC

Nghiên cứu khoa học thần kinh chứng minh rằng amygdala (hạch hạnh nhân) là trung tâm xử lý cảm xúc, đồng thời kiểm soát khả năng tiếp nhận thông tin. Khi học sinh lo âu, nồng độ cortisol (hormone căng thẳng) tăng cao, ức chế hoạt động của prefrontal cortex (vỏ não trước trán), khiến giảm chú ý và khả năng giải quyết vấn đề. Ngược lại, khi xuất hiện trạng thái tích cực, não bộ giải phóng dopamine và serotonin (chất dẫn truyền thần kinh tạo cảm giác hạnh phúc), giúp hippocampus (hồi hải mã) tối ưu hóa việc mã hóa ký ức dài hạn. Nghiên cứu bằng fMRI (cộng hưởng từ chức năng) cho thấy ký ức gắn với cảm xúc thường bền vững hơn.

GỢI Ý TRIỂN KHAI

•        Xây dựng văn hóa lớp học dựa trên sự tôn trọng và an toàn tâm lý.

•        Tổ chức hoạt động khởi động tạo hứng thú đầu giờ.

•        Khuyến khích học sinh chia sẻ trải nghiệm cá nhân.

•        Phản hồi tích cực, coi sai lầm là cơ hội học tập.

•        Lồng ghép chánh niệm và hít thở sâu để giảm căng thẳng.

Ví dụ minh họa

•        Ngữ văn: Học sinh chia sẻ câu chuyện cá nhân trước khi phân tích nhân vật trong “Lão Hạc”.

•        Toán học: Trò chơi chia bánh giấy màu để minh họa phân số.

•        Khoa học: Xem video về động vật thông minh nhằm khơi gợi hứng thú.

•        Ngoại ngữ: Hoạt động “Speed meeting” khuyến khích giao tiếp tiếng Anh.

•        Lịch sử: Học sinh kể lại truyền thống gia đình gắn với Cách mạng tháng Tám.

2. Physical Environment – Môi trường học tập vật chất

 

BTT – Kiến tạo môi trường học tập truyền cảm hứng

CƠ SỞ KHOA HỌC

Não phản ứng mạnh mẽ với môi trường giác quan. Ánh sáng tự nhiên đồng bộ circadian rhythm (nhịp sinh học) giúp duy trì sự tỉnh táo. Âm nhạc nhẹ nhàng kích hoạt cả hai hemisphere (bán cầu não), cải thiện khả năng ghi nhớ. Mùi hương bạc hà hoặc cam tác động đến limbic system (hệ viền), giúp tăng tập trung. Các neuroeducation (giáo dục thần kinh) chỉ ra rằng môi trường học tập đa giác quan, có tổ chức hợp lý, nâng cao đáng kể kết quả học tập.

GỢI Ý TRIỂN KHAI

•        Tổ chức lớp học thành nhiều khu vực học tập linh hoạt.

•        Trang trí tranh ảnh, poster hoặc mô hình theo nội dung môn học.

•        Điều chỉnh ánh sáng và âm nhạc theo hoạt động.

•        Tạo góc riêng cho hoạt động nhóm.

•        Chuẩn bị khu vực thư giãn để học sinh tự điều chỉnh cảm xúc.

Ví dụ minh họa

•        Ngữ văn: Lớp học thơ với tranh phong cảnh và nhạc nền du dương.

•        Toán học: Góc mô hình hình học trực quan.

•        Khoa học: Thí nghiệm quang học với gương phản chiếu ánh sáng.

•        Ngoại ngữ: Poster các địa danh quốc tế cho bài học “Travel”.

•        Địa lý: Bản đồ treo tường và quả địa cầu để minh họa khí hậu thế giới.

3. Learning Design – Thiết kế trải nghiệm học tập

 

BTT – Lan tỏa trải nghiệm sáng tạo và thực tiễn

CƠ SỞ KHOA HỌC

Não bộ học thông qua patterning (tạo mẫu). Hippocampus (hồi hải mã) phân loại thông tin mới, còn neocortex (tân vỏ não) xây dựng mạng lưới khái niệm. Việc dùng sơ đồ tư duy, bản đồ khái niệm hay timeline (dòng thời gian) giúp não tổ chức tri thức theo cấu trúc. Khoa học thần kinh giáo dục cho thấy liên hệ tri thức mới với trải nghiệm cá nhân làm cho ký ức trở nên bền vững.

Gợi ý triển khai

•        Đặt câu hỏi định hướng đầu giờ.

•        Dùng sơ đồ tư duy, timeline cho nội dung phức tạp.

•        Liên hệ bài học với trải nghiệm quen thuộc.

•        Tổ chức kiến thức thành khối khái niệm lớn.

•        Khuyến khích học sinh tạo sản phẩm trực quan.

Ví dụ minh họa

•        Ngữ văn: Sơ đồ nhân vật trong “Truyện Kiều”.

•        Toán học: Bản đồ khái niệm kết nối phương trình, đồ thị và ứng dụng.

•        Khoa học: Chuỗi thức ăn minh họa quan hệ trong hệ sinh thái.

•        Lịch sử: Timeline Cách mạng tháng Tám 1945.

•        Giáo dục công dân: Sơ đồ tư duy quyền và nghĩa vụ công dân.

4. Teaching for Mastery – Làm chủ kiến thức và kỹ năng

CƠ SỞ KHOA HỌC

Long-Term Potentiation (cường hóa dài hạn) chứng minh rằng sự lặp lại làm bền chặt liên kết synapse (khớp thần kinh). Hoạt động đa giác quan hình thành nhiều engram    (dấu vết ký ức), giúp trí nhớ dài hạn vững chắc. Nghệ thuật (âm nhạc, hội họa, kịch) kích hoạt nhiều vùng não đồng thời, củng cố khắc sâu kiến thức.

GỢI Ý TRIỂN KHAI

•        Ôn tập nội dung bằng nhiều cách tiếp cận.

•        Tích hợp đa giác quan trong bài học.

•        Vận dụng nghệ thuật minh họa khái niệm.

•        Tổ chức luyện tập lặp lại theo nhiều ngữ cảnh.

•        Cá nhân hóa lộ trình luyện tập cho học sinh.

Ví dụ minh họa

•        Ngữ văn: Diễn tiểu phẩm tái hiện bài thơ “Đồng chí”.

•        Toán học: Giải phương trình bậc hai bằng nhiều cách khác nhau.

•        Khoa học: Vẽ sơ đồ tế bào và làm mô hình bằng đất nặn.

•        Ngoại ngữ: Nhập vai phỏng vấn sử dụng cấu trúc “used to”.

•        Âm nhạc: Vừa hát vừa vận động theo nhịp để củng cố tiết tấu.

5. Teaching for Application – Ứng dụng kiến thức vào thực tiễn

CƠ SỞ KHOA HỌC

Frontal lobe (thùy trán) lập kế hoạch, temporal lobe (thùy thái dương) xử lý ngôn ngữ, parietal lobe (thùy đỉnh) tích hợp cảm giác, và motor cortex (vỏ não vận động) kiểm soát hành động. Khi phối hợp, các vùng này hình thành mạng lưới tư duy bậc cao. Nghiên cứu về transfer of learning (chuyển giao học tập) chỉ ra rằng tri thức được củng cố mạnh nhất khi áp dụng vào bối cảnh ngoài lớp học.

GỢI Ý TRIỂN KHAI

•        Tổ chức học dự án gắn với vấn đề thực tế.

•        Khảo sát cộng đồng hoặc thí nghiệm ngoài lớp.

•        Kết hợp nghệ thuật và công nghệ để vận dụng kiến thức.

•        Liên hệ nội dung với tình huống xã hội cụ thể.

•        Khuyến khích công bố sản phẩm học tập ra công chúng.

Ví dụ minh họa

•        Ngữ văn: Viết thư kiến nghị về môi trường gửi chính quyền.

•        Toán học: Lập kế hoạch tài chính cho chuyến tham quan.

•        Khoa học: Dự án “Trường học xanh” giảm rác thải nhựa.

•        Ngoại ngữ: Nhập vai tình huống đặt món trong nhà hàng.

•        Lịch sử: Mô phỏng phiên họp Quốc dân Đại hội.

6. Teaching for Application – Ứng dụng kiến thức vào thực tiễn

CƠ SỞ KHOA HỌC

Retrieval practice (thực hành truy xuất ký ức) kích hoạt hippocampus (hồi hải mã) và prefrontal cortex (vỏ não trước trán), củng cố trí nhớ dài hạn. Karpicke & Roediger (2008) chứng minh học sinh thường xuyên tự kiểm tra đạt thành tích cao hơn so với chỉ đọc lại. Đánh giá đa dạng còn phát triển metacognition (siêu nhận thức), giúp người học tự giám sát tiến trình học tập.

GỢI Ý TRIỂN KHAI

•        Tổ chức quiz, câu hỏi nhanh hoặc bài tập nhỏ thường xuyên.

•        Sử dụng nhiều hình thức: portfolio, dự án, phản tư cá nhân.

•        Cung cấp phản hồi tức thì và hai chiều.

•        Khuyến khích tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng.

•        Ứng dụng công nghệ tạo quiz ngẫu nhiên và báo cáo tự động.

Ví dụ minh họa

•        Ngữ văn: Portfolio gồm bài nghị luận, nhật ký đọc sách, thuyết trình video.

•        Toán học: Quiz ngắn hằng tuần kèm lời giải chi tiết.

•        Khoa học: Báo cáo thí nghiệm nhóm thể hiện năng lực phân tích dữ liệu.

•        Ngoại ngữ: Học sinh ghi âm phần nói và tự phản tư theo tiêu chí.

•        Địa lý: Nhóm lập bản đồ khí hậu và đánh giá chéo kết quả.

Ứng dụng AI và EdTech trong BTTM

CƠ SỞ KHOA HỌC

Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence – AI) và công nghệ giáo dục (Educational Technology – EdTech) cho phép mở rộng cách hiện thực hóa brain targets. Nhờ khả năng     phân tích dữ liệu hành vi, cảm xúc và tiến trình học tập, AI cung cấp phản hồi tức thì, trong khi EdTech tạo ra môi trường học tập nhập vai và cá nhân hóa. Sự kết hợp này làm sâu sắc thêm triết lý science of learning (khoa học về học tập): dạy học dựa trên bằng chứng về cơ chế não bộ.

GỢI Ý TRIỂN KHAI

•        Với khí hậu cảm xúc: sử dụng Affectiva, Microsoft Azure Emotion API, Woebot, Replika....

•        Với môi trường học tập: áp dụng lớp học IoT (Philips Hue, Samsung SmartThings), VR/AR (Google Expeditions, CoSpaces Edu)....

•        Trong thiết kế trải nghiệm: dùng MindMeister AI, Miro AI, Carnegie Learning, Moodle AI plugin....

•        Để làm chủ kiến thức: triển khai Knewton, DreamBox, Natural Reader, Quizizz AI....

•        Khi ứng dụng tri thức: mô phỏng bằng ChatGPT, Character.ai, Tableau AI, Labster....

•        Trong đánh giá: tận dụng Gradescope, Grammarly AI, Quizlet AI, Power BI for Education....

Tác giả: Kim Mạnh Tuấn, Co-Founder of AIE Creative